Баббит что за металл

Бабби́т — антифрикционный сплав на основе олова или свинца, предназначенный для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника скольжения.

Наиболее распространённые варианты химического состава сплава:

• 90 % олова, 10 % меди;
• 89 % олова, 7 % сурьмы, 4 % меди;
• 80 % свинца, 15 % сурьмы, 5 % олова.

Первый подшипниковый сплав [1] разработан американцем Исааком Бэббитом [2] в 1839 году.

Баббит, основу которого составляет олово (марки Б88, Б83, Б83С, SAE11, SAE12, ASTM2), используют, когда от антифрикционного материала требуются повышенная вязкость и минимальный коэффициент трения. Оловянный баббит по сравнению со свинцовым обладает более высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью и теплопроводностью.

Баббиты на основе свинца (марки Б16, БН, БСб, БКА, БК2, БК2Ш, SAE13, SAE14, ASTM7, SAE15, ASTM15) обладают более высокой рабочей температурой, чем на основе олова. Применяется для подшипников дизельных двигателей, прокатных станов.

Свинцовокальциевый баббит используют в подшипниках подвижного состава железнодорожного транспорта.

Все баббиты имеют существенный недостаток — низкое сопротивление усталости, что ухудшает работоспособность подшипника. Из-за небольшой прочности баббиты могут успешно эксплуатироваться только в подшипниках, имеющих прочный стальной (чугунный) или бронзовый корпус. Обычно тонкостенные подшипниковые вкладыши автомобильных двигателей изготовляют штамповкой из биметаллической ленты, полученной на линии непрерывной заливки. Продолжительность работы подшипников зависит от толщины баббитового слоя, залитого на стальной вкладыш. Уменьшение толщины слоя увеличивает срок службы подшипника.

Содержание

Автор изобретения [ править | править код ]

Назван в честь американского изобретателя Исаака Баббита (Isaac Babbitt; 1799–1862).

Родился в Таунтоне, штат Массачусетс, США. Работая ювелиром, стал заниматься производством сплавов. В 1824 году открыл в родном городе первую в США фабрику по изготовлению дешевого сплава – заменителя серебра, состоящего из меди, олова и сурьмы. В 1834 году продал свою часть предприятия (существующего до сих пор) и переехал в Бостон, где нанялся на работу в Южно-Бостонскую железоделательную компанию (литейное производство Алджера). Работая там, отлил первую в США латунную пушку. В 1839 году изобрел хорошо известный сейчас антифрикционный сплав баббит. За это изобретение был удостоен в 1841 году золотой медали ассоциации механиков Массачусетса. Конгресс США выкупил у Баббита патент на созданный им сплав за 20 000 долларов. Баббит продолжал разрабатывать различные сплавы, а также занимался производством мыла.

В России баббит стал использоваться в промышленном производстве с 1847 года.

Марки баббита [ править | править код ]

Баббит (Б-83) — сплав, состоящий из следующих элементов: Sn (83 %); Sb (11 %); Cu (6 %) — для подшипников, работающих при средних нагрузках. Допустимое рабочее давление [Pm]: 10—15 МПа.

Баббит (Б-16) — сплав, состоящий из следующих элементов: Sn (15—17 %); Sb (15—17 %); Cu (1,5—2,0 %); Pb (остальное) — для моторно-осевых подшипников электровозов, путевых машин, деталей паровозов и другого оборудования тяжелого машиностроения. Допустимое рабочее давление [Pm]: 10 МПа.

Баббит (СОС6) — сплав, состоящий из следующих элементов: Zn (5,5—6,5 %); Sb (5,5—6,5 %); Pb (остальное) — подшипники, работающие при высоких нагрузках (более 20 МПа) и температуре более 300 градусов, подшипники автомобильных дизельных двигателей.

Допускаемые режимы работы:
[Pm] = 5—12 МПа.
[V] = 10 м/с.
[Тм] = 80° по Цельсию.
Твёрдость, HB, МПа: 2700—3000.

Дополнено из «Триботехническое материаловедение» Терентьев В. Ф. КГТУ (в скором будущем СибФУ), Красноярск, 2000 г.

Баббит где используется?/ Баббит использование/ Основные требования к баббитам/ Баббит что такое?

Баббит представляет собой сплав на основе олова или свинца, который используется в подшипниках скольжения в виде напыленного или залитого слоя, чтобы подшипник плотно прилегал к валу. Этот сплав обладает антифрикционными свойствами, то есть уменьшает трение, он мало изнашивается при трении и защищает от износа сам подшипник.

Различные виды баббита имеют разный состав, от которого зависят физические свойства материала, такие как температура плавления баббита, его плотность, допустимое давление и механическое напряжение.

Разновидности и состав

Баббиты — это общее название таких антифрикционных материалов. По составу они могут быть разными, выделяют оловянный, свинцовый и кальциевый баббиты. Характеризуются они допустимым рабочим давлением, рабочей температурой, рабочим механическим напряжением. На свойства баббитов существенно влияют твердые включения, основой для которых выступают мягкие металлы — олово и свинец.

Каждая добавка играет свою роль:

никель — повышает износостойкость;

медь — увеличивает твердость и ударную вязкость;

сурьма — делает сплав более прочным;

кадмий — противостоит коррозии.

Оловянных баббитов также существует несколько марок, среди которых — Б88, Б83, Б83С, SAE11, SAE12, ASTM2. Используют их для подшипников, которые подвергаются интенсивной нагрузке. В качестве твердых добавок в оловянные сплавы входят сурьма, кадмий, медь или никель. Из-за высокой износостойкости эти баббиты самые дорогие.

К свинцовым сплавам относятся Б16, БН, БСб, БКА, БК2, БК2Ш, SAE13, SAE14, ASTM7, SAE15, ASTM15. Они мягче, чем оловянные, обычно состоят из свинца и сурьмы в соотношении 87% к 13%, и обладают сравнительно низкой эластичностью, поэтому применяются для малонагруженных подшипников, используемых при высоких температурах, например, в дизельных моторах и прокатных станах.

Кальциевый сплав также имеет в своей основе свинец, его особенность — добавки кальция и натрия. Сплавы с кальцием используются для железнодорожных подшипников, которые сравнительно часто проверяют и меняют, так как кальциевая разновидность не обладает высокой износостойкостью.

Существует много марок этого материала, различающихся составом, но основных и наиболее часто применяемых около десяти. Состав и свойства распространенных марок влияют на то, как применяют эти сплавы.

Б-88 — 88% олова, сурьмы, кадмия. Это один из дорогих видов сплава, используется он в коренных подшипниках, которые должны выдерживать большие нагрузки и высокие скорости.

Б-83 — 83% олова, 11% сурьмы, 6% меди, применяется для средненагруженных подшипников, допустимое давление — 10-15 МПа, используется в механизмах, работающих на больших скоростях (более 1000 оборотов в минуту).

Б-16 — 15-17% олова, 15-17% сурьмы, 1,5-2% меди, остальное — свинец, применяется в подшипниках паровозов, электровозов, путевых машин, допустимое давление — до 10 МПа, применяется для заливки нерабочей верхней части подшипника, когда нижняя часть залита баббитом Б-83.

СОС6 — 5,5-6,5% цинка, 5,5-6,5% сурьмы, остальное — свинец, используется при больших нагрузках (больше 20 МПа), при температуре более 300 С, в подшипниках дизельных двигателей.

БМ — только для шатунных подшипников, которые устанавливают, например, на трактора. Такие детали меняют через каждые 1000 км, но масса баббита в них небольшая, поэтому деталь стоит сравнительно недорого.

БН — для деталей, используемых на средних скоростях, например, в судовых водопроводах, компрессорах.

Стандарты

Марки баббита Б88, Б83, Б83С, Б16, БН и БС6 изготавливаются по единому ГОСТу 1320-74. В этом стандарте указан химический состав, допустимое количество примесей, размеры и форма чушек, требования к безопасности. Согласно ГОСТу, по требованию заказчика некоторые компоненты могут быть заменены, также может быть изменена форма слитков.

В состав этих сплавов входят металлы, вредные для человека — это свинец, сурьма. Свинец относится к 1 классу опасности, сурьма — ко 2 классу. Свинец действует на нервную систему, кровь, сосуды, сурьма оказывает раздражающее действие. Поэтому работы с этими антифрикционными материалами (расплавление, заливку подшипников) необходимо проводить, используя средства защиты: сухую спецодежду, респиратор «Лепесток», валяную или кожаную обувь, рукавицы. На эти средства также существуют свои ГОСТы. Хранят антифрикционный сплав в закрытых проветриваемых помещениях. Также в ГОСТе прописаны условия эксплуатации, для которых приспособлена та или иная марка баббита.

Кальциевые баббиты производятся по другому стандарту — ГОСТу 1209-90. Это сплавы под марками БКА, БК2, БК2Ш и БК2Ц.

Лом этого материала должен отвечать ГОСТу 1639-2009. Под действие этого стандарта попадают кусковой лом баббита (только оловянных разновидностей), кусковой лом свинцовых разновидностей (к нему добавляют отходы типографских сплавов), стружка оловянных баббитов и смешанная стружка.

Производство

Баббиты изготавливают как из первичных материалов, так и из вторичных, то есть переплавленного баббитового лома. Из лома в нашей стране делают до 70% этого материала. В последнем случае важно хорошо очистить лом от загрязнений и примесей.

Сплав баббит отливают в чушки — слитки определенной формы, размера и массы, которые прописаны в стандартах. При использовании сплава важно, чтобы чушки не были загрязнены. Загрязненный материал будет плохо сцепляться со вкладышами, что может привести к быстрому износу или авариям.

Температура плавления

Температура плавления этого материала зависит от его состава. При этом для заливки в форму иногда требуется нагреть сплав выше температуры плавления.

Сплав Б-83 плавится при температуре 240 градусов, но для заливки подшипников его нагревают до температуры 440-640 градусов. Свинцовый баббит Б-16 имеет температуру плавления 240-340 градусов, заливают в подшипники его при этой же температуре.

Заливка подшипников баббитом

Возможность перезалить баббит во вкладыши подшипников — альтернатива замене всего подшипника. Таким образом можно значительно сэкономить. Для заливки или перезаливки вкладышей подшипников баббитом необходимы:

баббит в кусках 1-2 кг;

палочки из олова и баббита для лужения;

паста для промазывания неплотно прилегающих мест формы,

тигель для плавки металла такого объема, чтобы в нем можно было расплавить баббит для заливки вкладыша за один прием, тигель должен иметь сужающуюся кверху форму, а носик должен выходить из его нижней части;

форма для заливки подшипника;

печь или горн (выпускаются специальные электропечи);

вода температурой 80-90 градусов.

Если необходимо перезалить подшипники, то сначала выплавляют старый баббит. Это делают в специальных печах, а также с помощью паяльной лампы или погружением в расплавленный баббит. Старый сплав необходимо тщательно очистить и обезжирить.

Поверхность подшипника также не должна иметь никаких загрязнений. Ее также обезжиривают и протравливают для лучшего сцепления антифрикционного материала с поверхностью. Для обезжиривания используют раствор каустической соды, после это операции деталь тщательно промывают. Для травления применяют соляную кислоту. В результате на поверхности появляются мелкие бороздки.

После очистки поверхность подшипника лудят, баббит нагревают до необходимой температуры и заливают в форму подшипника. После его застывания залитый подшипник очищают и подгоняют.

Оборудование

Какое оборудование используется для заливки подшипников баббитом? Для этого производят специальные комплекты оборудования, например, КО-2, на котором подшипники изготавливаются методом центробежного литья.

Этот комплект выпускают в нескольких модификациях:

МПС — для заливки подшипников скольжения 8ТН.263.028 и 8ТН.263.029;

D360 x L310 — для заливки подшипников скольжения с наружным диаметром до 360 мм, внутренним диаметром от 40 мм и длиной до 310 мм;

D950 x L500 — для заливки подшипников скольжения с внешним диаметром до 950 мм, внутренним диаметром от 60 мм и длиной 500 мм.

Использование специального оборудования позволяет заливать баббит более аккуратно, без перерасхода и дефектов.

Для выплавки баббита из вкладышей старых подшипников также выпускаются специальные печи, например, камерные типа ПКН разного размера и мощности:

ПКН-0,6-2000 мощностью 100 кВт,

ПКН-0,6-180 мощностью 26 кВт.

Печи сделаны из огнеупорных материалов, а в качестве нагревателей используются спирали из проволоки суперфехраль. Они оборудованы поддоном для установки вкладышей подшипников и лотком для слива расплавленного баббита.

Для заливки сплава во вкладыши подшипников применяются и другие типы печей, например, ППН с нижним клапаном разлива. В такие печи помещают тигели с баббитом. Они также нагреваются электрическими нагревателями. Такие печи имеют канал для аварийного слива, управляются с пульта, на котором задаются режимы работы. Печи типа ППН позволяют дозировано разливать баббит во вкладыши подшипников.

Как купить качественный сплав

От качества сплава зависит, насколько хорошо будут работать механизмы, в которых он используется. Поэтому следует покупать только баббит, изготовленный по ГОСТу.

Слитки должны быть чистыми, однородными, на них должны стоять (быть выдавлены) марка материала, номер плавки и товарный знак предприятия. Важно, чтобы состав сплава соответствовал цели, для которой его будут применять.

Не стоит гнаться за очень низкой ценой. Сплав Б83 продается по цене примерно 600 000 грн за 1 т. Лом баббита дешевле, чем первичный материал — 450 грн за килограмм.

Баббит Б16 стоит дешевле — около 130 000 грн за тонну. Предприятия, которые занимаются оптовыми поставками, могут установить свои цены, они ниже, чем розничные.

Заключение

Несмотря на то что баббит был изобретен давно, он до сих пор применяется в подшипниках и эффективно выполняет свою функцию. Для каждого вида подшипников применяется сплав различного состава, различные добавки к основному металлу — олову или свинцу — меняют свойства материала, делая его мягче, тверже, более гибким или, наоборот, хрупким. Перезаливка сплавом подшипников позволяет не менять их полностью.

Баббит представляет собой созданный сплав металлов в искусственных условиях, который обладает различными химическими свойства. В основе сплава находятся металлы, которые похожи между собой невысокой температурой плавления.

К таким металлам относят олово, сурьму, свинец и мышьяк.

Так как эти компоненты немного отличаются по плотности (одни мягче, другие тверже), получается интересный сплав со специфическим составом и свойствам, которые позволяют снизить коэффициент трения (антифрикционное свойства), отличаются долговечностью и износоустойчивостью.

Что такое баббит?

Изобретение этого вида сплава не было целенаправленным, и является результатом научного курьеза, когда продукт деятельности изобретателя оказался далек от полеченного результата. Изобретение сплавов, которые используют во многих механизмах, пренадлежит Исааку Бэббиту, который был профессиональным ювелиром.

Свое изобретение он запатентовал еще в далеком 1841 году и даже получил за это премию от Конгресса США, которая по тем временам была просто невообразимой – 20 000 долларов. Через шесть лет он появился в России.

Классификация

На сегодняшний день отработаны и хорошо изучены такие марки:

Их производят по ГОСТу. К примеру, кальциевые баббиты нужно изготавливать по ГОСТу 1209-90, а свинцовые и оловянные по ГОСТу 1320-74.

Каждая из марок имеет определенную классификацию, которая промаркирована заглавными буквами и цифрами:

• У оловянных баббитов маркировка Б83, Б88, Б83С, SАЕ11, АSТМ2, SАЕ12.
• У свинцовых баббитов маркировка Б16, БС6, БН, SАЕ13, АSТМ7, SАЕ14.
• У кальциевых баббитов маркировка БКА, БК2 и БК2Ш.

Главные характеристики баббитов и состав

Оценивают свойства вышеупомянутых марок на основе таких характеристик:

1. Состав сплава и химических элементов, которые в него входят.
2. Характеристики сплава физического характера.
3. Литейно-технологические характеристики.
4. Свойства механического характера.
5. Режимы работы и предельно допустимые границы эксплуатации.
6. Область использования сплава.

По химическому составу сплавы отличаются тем, какой металл взят за основу. К примеру, оловянный баббит Б83 содержит в себе до 85% олова, 12% сурьмы, и в остатке немного меди. Свинцовый баббит Б16 содержит 87% свинца и почти все остальное – сурьма. Главный металл в кальциевых сплавах свинец и может достигать до 96%, а также к нему часто добавляют кальций.

Справка: чтобы придать баббитам требуемые свойства, в их состав вносят твердые элементы. К ним относят почти все элементы редкоземельных металлов, таких как теллур, кадмий, сурьма и проч.

По физическим характеристикам самый большой интерес вызывают плотность, удельный вес и сопротивление току. У сплавов эти показатели особе между собой не отличаются, так как они очень близкие.

Из литейно-технологических характеристик важное значение имеет температура, при которой заливают сплав в подшипник и температура плавления. Она варьирует в зависимости от химических присадок. К примеру, температура плавления оловянного баббита Б83 равно 365 градусов, а при заливке температура не должна быть ниже 440 градусов. Сплав марки Б16 при плавлении равен 405 градусам, а при заливке не меньше 480 градусов. Такие примеры наглядны и показывают, что при заливке температуры сплава всегда должна быть выше.

На данный момент при промышленном масштабе баббиты производят из руды основных металлов, или из вторичного сырья, которое было отправлено на переработку. Для целесообразности в технологическом плане баббиты выпускают в виде слитка. Каждый слиток весит 22 кг. Для того, чтобы бороться с подпольным производством и для организации систем учета на каждом слитке ставят оттиски в виде товарного знака изготовителя. Там же указывают порядковый номер плавки по заводскому учету. После этого слитки используют, чтобы заливать их в подшипники.

Среди механических свойств стоит выделить предел прочности заливки при недолгосрочной нагрузке, допустимые габариты, ударную вязкость, твердость и относительное удлинение.

Внимание! Оценку допустимых режимов работы производят по таким характеристикам: скорость вращения детали, допустимая нагрузка, допустимая температуры нагревания детали, твердость вращения вала.

Область применения того или иного вида баббита определяют такими характеристиками, как удельное давление, напряженность работы, вид нагрузки и предельная рабочая температура.

Область применения

В зависимости от свойств, которые индивидуальны у каждого вида баббита, любая разновидность применяется строго по назначению. Назначение может быть для механизмов или для машин, но в целом их применяют для заливки боковых стенок вала, где крепится подшипник. Это поможет снизить коэффициент трения, и будет препятствовать нормальному вращению.

Благодаря невысокой температуре плавления, получается создать отличный эффект при поэтапном притирании вращающихся деталей. Это позволяет снизить износ элементов и повысить их срок службы. Помимо этого при вращении, в баббите появляются микроканалы. Через них проходит смазка всех вращающихся деталей.

У каждой марки баббита своя область применения. У оловянных это повышение износостойкости деталей при высокой скорости вращения. Очень востребованы те марки, которые помогают обеспечивать вязкость, нужные температурные показатели и малый коэффициент трения.

«Отличная сопротивляемость коррозии дает возможность использовать баббиты даже в воде и просто в условиях высокой влажности»

К примеру, приведенный выше пример баббита Б83 применяют в подшипниках, которые работают на высокой скорости и увеличенных динамических нагрузках. Реальными примерами таких устройств являются дизельные высокоорбитные двигатели, нижние части крейкопфных подшипников дизелей с низкими оборотами. Помимо этого их применяют в рамовых и мотыльковых подшипниках, а также в тех, которые являются опорой гребного вала на судне.

В условиях перегрева лучше всего подойдут свинцовые баббиты. Их используют в дизельных двигателях авто, экскаваторов и тракторов. Баббит марки Б16 используют для подшипников, которые размещены в двигателях электровозов. Их ставят на путевые машины, а также на оборудование, которое нужно для тяжелого машиностроения.

Кальциевые баббиты используют для железнодорожного транспорта, а также тепловозов, пассажирских и грузовых вагонов.

Преимущества и недостатки сплавов

У всех описанных выше сплавов есть свои плюсы и минусы. Из достоинств выделим:

• Антифрикционные свойства на высоком уровне (могут противостоять возвратно-поступательным движениям механизмов).
• Высокий уровень антикоррозийной стойкости.
• Износоустойчивость.
• Ударная вязкость повышена.
• Невысокая температура плавления (варьирует от 240 до 340 градусов).
• Увеличенный коэффициент размягчаемости сплава (при +100 градусов он соответствует нормировке НВ 9-24).
• Повышенная вязкость при ударных нагрузках.
• Требуется небольшое количество времени для приработки деталей.

Недостатков меньше, но все же они есть:

• Невысокая прочность (в сравнении с другими сплавами).
• Необходимость использования прочных оболочек (из стали, чугуна и меди).
• Низкое сопротивление усталости (снижает работоспособность элемента и уменьшает срок службы).
• Высокий уровень теплопроводности.
• Наличие добавок из висмута и мышьяка (не подойдет для вторичного использования, только утилизация).
• При использовании оловянных баббитов конечная стоимость подшипника иногда очень высока.

Итоги

Несмотря на то, что у этих сплавов баббитов есть определенные недостатки, они получили признание и их применяют во многих областях машиностроения. Положительные свойства таких соединений дают возможность решать даже самые сложные задачи инженерно-технического вида.